Impulssturbiin vs reaktsiooniturbiin
Turbiinid on turboseadmete klass, mida kasutatakse voolavas vedelikus oleva energia muundamiseks mehaaniliseks energiaks rootormehhanismide abil. Üldiselt muudavad turbiinid tööks vedeliku soojus- või kineetilise energia. Gaasiturbiinid ja auruturbiinid on termilised turbomasinad, kus töö tekib töövedeliku entalpia muutusest; st vedeliku potentsiaalne energia rõhu kujul muundatakse mehaaniliseks energiaks.
Aksiaalvooluturbiini põhistruktuur on konstrueeritud nii, et see võimaldaks energia ammutamisel pidevat vedeliku voolu. Termoturbiinides juhitakse kõrgel temperatuuril ja rõhul töötav vedelik läbi rea rootorite, mis koosnevad võlli külge kinnitatud pöörlevale kettale paigaldatud nurga all olevatest labadest. Iga rootori ketta vahele on paigaldatud statsionaarsed labad, mis toimivad düüsidena ja juhivad vedeliku voolu.
Turbiinide klassifitseerimisel kasutatakse palju parameetreid ning impulsside ja reaktsioonide jaotus põhineb meetodil, mis muundab vedeliku energia mehaaniliseks energiaks. Impulssturbiin genereerib mehaanilist energiat täielikult vedeliku impulsist, kui see põrkub rootori labadele. Reaktsiooniturbiin kasutab düüsist saadavat vedelikku staatorirattale hoogu tekitamiseks.
Lisateavet Impulse Turbine'i kohta
Impulssturbiinid muundavad vedeliku energia rõhu kujul, muutes vedeliku voolu suunda, kui need puutuvad kokku rootori labadega. Impulsi muutus annab turbiini labadele impulsi ja rootor liigub. Protsessi selgitatakse Newtoni teise seaduse abil.
Impulssturbiinis suurendatakse vedeliku kiirust, läbides seeria düüsid, enne kui see suunatakse rootori labadele. Staatori labad toimivad düüsidena ja suurendavad kiirust, vähendades rõhku. Suurema kiirusega (impulssiga) vedelikuvoog põrkub seejärel rootori labadega, et impulss rootori labadele üle kanda. Nendel etappidel muutuvad vedeliku omadused, mis on iseloomulikud impulssturbiinidele. Rõhulangus toimub täielikult düüsides (st staatorites) ning kiirus suureneb oluliselt staatorites ja langeb rootorites. Sisuliselt muudavad impulssturbiinid ainult vedeliku kineetilise energia, mitte rõhu.
Peltoni rattad ja de Lavali turbiinid on impulssturbiinide näited.
Lisateavet reaktsiooniturbiini kohta
Reaktsiooniturbiinid muudavad vedeliku energia rootori labadel toimuva reaktsiooni teel, kui vedeliku impulss muutub. Seda protsessi võib võrrelda raketi heitgaasi reaktsiooniga raketil. Reaktsiooniturbiinide protsessi saab kõige paremini selgitada Newtoni teise seaduse abil.
Düüside seeria suurendab vedeliku voolu kiirust staatoriastmes. See põhjustab rõhu languse ja kiiruse suurenemise. Seejärel suunatakse vedeliku vool rootori labadele, mis toimivad ka düüsidena. See vähendab veelgi rõhku, kuid kiirus langeb ka kineetilise energia ülekandumise tõttu rootori labadele. Reaktsiooniturbiinides ei muudeta rootori võlli mehaaniliseks energiaks mitte ainult vedeliku kineetiline energia, vaid ka vedelikus olev energia rõhu kujul.
Francise turbiin, Kaplani turbiin ja paljud kaasaegsed auruturbiinid kuuluvad sellesse kategooriasse.
Kaasaegses turbiini konstruktsioonis kasutatakse optimaalse energiaväljundi tekitamiseks tööpõhimõtteid ja turbiini olemust väljendatakse turbiini reaktsiooniastmes (Λ). Parameeter on põhimõtteliselt rootori astme ja staatori astme rõhulanguse suhe.
Λ=(entalpia muutus rootori astmes) / (entalpia muutus staatoriastmes)
Mis vahe on impulssturbiinil ja reaktsiooniturbiinil?
Impulssturbiini puhul toimub rõhu (entalpia) langus täielikult staatori astmes ja reaktsiooniturbiini rõhu (entalpia) langus nii rootori kui ka staatori faasis. {Kui vedelik on kokkusurutav, paisub (tavaliselt) gaas reaktsiooniturbiinides nii rootori kui ka staatori faasis.}
Reaktsiooniturbiinidel on kaks düüside komplekti (staatoris ja rootoris), impulssturbiinidel on düüsid ainult staatoris.
Reaktsiooniturbiinides muundatakse nii rõhk kui ka kineetiline energia võlli energiaks, samas kui impulssturbiinides kasutatakse võlli energia genereerimiseks ainult kineetilist energiat.
Impulssturbiini tööd selgitatakse Newtoni kolmanda seaduse ja reaktsiooniturbiinide selgitamisel Newtoni teise seaduse abil.
